隨著移動數(shù)據(jù)、云計算和大數(shù)據(jù)業(yè)務的迅猛發(fā)展， 數(shù)據(jù)中心建設規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)中心擁有者對數(shù)據(jù)中心節(jié)能的訴求，也逐漸突顯出來。近年來，出現(xiàn)了許多數(shù)據(jù)中心節(jié)能新技術，但都沒有突破思維瓶頸， 一直孤立地關注數(shù)據(jù)中心基礎設施層面本身的技術創(chuàng)新，并未將服務器設施層面納入數(shù)據(jù)中心節(jié)能工程中， 統(tǒng)一地、系統(tǒng)地思考數(shù)據(jù)中心的節(jié)能問題，造成數(shù)據(jù)中心的設計PUE值難以突破1.60這個極限。

▲曙光液冷服務器PHPC300

行業(yè)詬病困擾數(shù)據(jù)中心降耗節(jié)能

2000年前后的互聯(lián)網(wǎng)泡沫，給人類留下的技術遺產(chǎn)是服務器形態(tài)的革命以及數(shù)據(jù)中心建設理念的革命----由于服務器的規(guī)模化應用，機架化的服務器取代了塔式服務器; 同時引發(fā)了數(shù)據(jù)中心建設思路的革命----從機房環(huán)境到機柜微環(huán)境的變革、高架地板式數(shù)據(jù)中心成為數(shù)據(jù)中心的建設標準。

在之后的十年中，數(shù)據(jù)中心市場逐漸進入了一個高速發(fā)展的時期。IT設備的機架化在節(jié)省了數(shù)據(jù)中心物理空間的同時，也提高了機柜的功率密度。數(shù)據(jù)中心的功率密度，逐漸從低密度向中密度發(fā)展，期間出現(xiàn)了許多諸如局部熱點等技術問題。遺憾的是，針對新出現(xiàn)的這些技術問題，行業(yè)內(nèi)并沒有意識到這是一個更高功率密度的新時代到來的預兆， 沒有認真思考應對之道，而是不負責任地試圖使用傳統(tǒng)辦法解決新問題。其結果是，數(shù)據(jù)中心的能耗指標PUE值，雖然從最初的3.00逐漸降低到了2.00以下，但一直難以突破1.60.

究其原因，是缺乏技術發(fā)展戰(zhàn)略上的行業(yè)集成思維。事實上，對數(shù)據(jù)中心能耗貢獻最大的設備或部件----CPU、內(nèi)存、服務器散熱系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心UPS系統(tǒng)，其相關行業(yè)均在獨自地研究和開發(fā)節(jié)能技術， 并且多數(shù)行業(yè)領域的技術創(chuàng)新潛力已經(jīng)挖掘殆盡。如果不去改變技術戰(zhàn)略和思維方式，產(chǎn)生大的技術成就幾無可能。

國內(nèi)外一些行業(yè)領導者已經(jīng)意識到這個問題，并開始采取了行動。目前來看，主要有兩個技術方向： 高溫風冷服務器配合數(shù)據(jù)中心新風直接自然冷卻技術，以及液冷服務器配合數(shù)據(jù)中心水系統(tǒng)或氟系統(tǒng)間接自然冷卻技術。 前者依靠提高服務器熱源品位和特殊氣候環(huán)境來實現(xiàn)節(jié)能，后者依靠降低傳熱過程的熱品位損失來實現(xiàn)節(jié)能。

2013年Facebook對外界公開了其位于瑞典北部城鎮(zhèn)呂勒奧(Lule)的數(shù)據(jù)中心，采用的就是新風直接自然冷卻技術。呂勒奧位于波羅的海北岸，距離北極圈只有100公里之遙，當?shù)氐臍夂蛞蛩厥荈acebook選擇在呂勒奧建立數(shù)據(jù)重要原因之一。據(jù)Facebook介紹，自1961年以來，呂勒奧的氣溫高于30度的時間不超過24小時，在該地區(qū)建立數(shù)據(jù)中心將節(jié)省一大筆散熱開支。但是，從國內(nèi)各地氣候條件來看，南方地區(qū)溫度高、北方地區(qū)風沙大，類似于呂勒奧這樣數(shù)據(jù)中心的理想選址地點幾乎沒有;全球范圍來看，新風自然冷卻技術的應用場景也少之又少。

而液冷服務器技術則很少受限，這是因為這種技術不需要空氣進入數(shù)據(jù)中心，甚至不需要空氣進入服務器。

早在幾年之前，IBM等公司就開發(fā)出了以純水為工質(zhì)的間接液冷型的服務器來取代風冷型服務器，來大幅改善PUE指標， 因為他們意識到空氣作為冷卻用的工質(zhì)，遠非理想中的最佳材料;而水要比空氣的冷卻效率高1000倍數(shù)量級。所謂間接液冷，指的是液體并不接觸發(fā)熱部件，而是通過冷板、冷倉等將液體與發(fā)熱部件隔離開。

而美國Intel和美國3M則走另一條路線， 采用特殊液體直接與發(fā)熱部件接觸進行換熱，即直接式液冷服務器技術，或稱浸沒式液冷服務器技術。這需要找到一種具有電磁兼容性、電氣兼容性、物理兼容性、化學兼容性等性能均十分良好的液體直接與發(fā)熱部件接觸的技術。中科曙光自2010年開始研究液冷服務器技術，對液冷服務器未來的發(fā)展方向，與美國3M公司可謂是“英雄所見略同”,在許多技術方面做出了創(chuàng)新，形成了新的技術體系。

液冷服務器開創(chuàng)行業(yè)降耗新標桿

曙光一直致力于高效制冷技術的研究工作，并不斷應用到產(chǎn)品中去，惠及廣大曙光客戶。中科曙光CloudBASE?系列C1000/2000/3000/4000方案，均是針對風冷服務器的、采用氣流組織優(yōu)化(包括池級、排級和機柜級)、溫濕控制解耦、氟泵自然冷卻等成熟技術的具體實施方案，根據(jù)目前這些方案在國內(nèi)的運行數(shù)據(jù)來看，已經(jīng)成功地將數(shù)據(jù)中心的PUE值從2.00降到1.60.

▲曙光液冷服務器在德國萊比錫ISC'14現(xiàn)場展示

目前最新的液冷服務器技術， 是中科曙光利用自身對服務器需求的深入了解以及服務器開發(fā)的技術實力所進行的創(chuàng)新的結果。從目前實驗室數(shù)據(jù)來看，使用液冷服務器的數(shù)據(jù)中心，配合高效的氟泵循環(huán)系統(tǒng)，可以去掉壓縮機、全年在自然冷卻工況下運行，從而可以輕易地將PUE值從1.60降到1.20.

隨著代表著業(yè)界領先水平、 國內(nèi)首款采用3M公司電子冷媒技術的直接浸沒式液冷服務器的發(fā)布，其高可用性、高密度、超低PUE等優(yōu)點，勢必撼動業(yè)內(nèi)對于數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的技術認知。從成本分析方面看，雖然中科曙光的液冷服務器產(chǎn)品比風冷服務器產(chǎn)品的制造成本有所增加，但是配套的數(shù)據(jù)中心基礎設施的制造成本的下降則抵消了部分成本增量，使數(shù)據(jù)中心總體CapEX并未明顯改變。但是，節(jié)能導致的OpEX的大幅降低，則使數(shù)據(jù)中心的TCO顯著降低，這種優(yōu)良的經(jīng)濟性表現(xiàn)是驅動行業(yè)對這項革命性技術認知的動力。

在中科曙光看來，服務器液冷技術勢必將帶來服務器物理形態(tài)的變革，同時帶來數(shù)據(jù)中心建設模式的變革，從而對信息化產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生深刻的影響。